Question

【題目】某學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應后的氣體產物成分進行研究。

（提出問題）學完完全燃燒與不完全燃燒后，知道碳在質量不同的氧氣中燃燒可以生成二氧化碳或一氧化碳，那過量的炭粉與氧化鐵反應后的氣體產物有哪些可能呢？

（提出假設）假設1：只有二氧化碳；

假設2：_____；

假設3：二氧化碳和一氧化碳的混合氣體。

（設計方案）如圖1所示，將一定量的氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應，測定參加反應的碳元素與氧元素的質量比。

（查閱資料）氮氣不與碳、氧化鐵發生反應。實驗室可以用氯化銨（NH4Cl）溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液混合加熱反應制得氮氣，同時生成氯化鈉和一種常見的液體。請寫出該反應的化學方程式：_____。

（實驗操作及實驗現象）

①按上圖連接裝置（未裝藥品），并檢查裝置的氣密性，方法是先夾緊彈簧夾，在右側導管處連接一注射器，將注射器活塞往里推一段距離，松手后觀察到_____現象，說明裝置氣密性良好。

②稱取3.20g氧化鐵和2.00g碳粉混合均勻，放入48.48g的硬質玻璃管中；

③加熱前，先通一段時間純凈干燥的氮氣，目的是_____。

④停止通入N2后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾濁，該現象說明_____。

⑤待反應結束，應先_____，再_____（填“熄滅酒精噴燈”或“打開彈簧夾、繼續通氮氣”），冷卻至室溫后停止通入氮氣，稱得硬質玻璃管和固體總質量為52.24g。（已知氧化鐵被完全還原成鐵單質）。

（數據處理）經計算，參加反應的碳元素質量為0.48g，生成的氣體中碳元素與氧元素的質量比為_____。

（得出結論）根據數據處理結果判斷，得出假設_____成立。

（實驗反思）有同學認為也可以將圖1中虛線內B裝置換成圖2裝置，圖2裝置中你認為最為合理的是_____。

Answer 1

【答案】只有一氧化碳 2NH4Cl+2NaNO2＝2NaCl+4H2O+2N2↑ 活塞回到原處 排出裝置中的空氣，防止影響實驗結果 生成了二氧化碳 打開彈簧夾、繼續通氮氣 熄滅酒精噴燈 1：2 3 丙

【解析】

氯化銨（NH4Cl）溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液混合加熱反應生成氯化鈉、水和氮氣；

二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；待反應結束，應先打開彈簧夾、繼續通氮氣，再熄滅酒精噴燈，以防止液體倒流炸裂試管；反應前后玻璃管中的質量差即為反應生成氣體的質量，根據提供的數據可以計算氣體的組成；不同的實驗裝置，功能不同。

[提出假設]

假設1：只有二氧化碳；假設2：只有一氧化碳；假設3：二氧化碳和一氧化碳的混合氣體。故填：只有一氧化碳

[查閱資料]

實驗室可以用氯化銨（NH4Cl）溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液混合加熱反應制得氮氣，同時生成氯化鈉和一種常見的液體﹣水，該反應的化學方程式為：2NH4Cl+2NaNO2＝2NaCl+4H2O+2N2↑。故填：2NH4Cl+2NaNO2＝2NaCl+4H2O+2N2↑

[實驗操作及實驗現象]

①按上圖連接裝置，將注射器活塞往里推一段距離，松手后觀察到活塞回到原處，說明裝置氣密性良好。故填：活塞回到原處

③加熱前，先通一段時間純凈干燥的氮氣，目的是排出裝置中的空氣，防止影響實驗結果。故填：排出裝置中的空氣，防止影響實驗結果

④停止通入N2后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾濁，該現象說明生成了二氧化碳。故填：生成了二氧化碳

⑤待反應結束，應先打開彈簧夾、繼續通氮氣，再熄滅酒精噴燈，冷卻至室溫后停止通入氮氣。故填：打開彈簧夾、繼續通氮氣；熄滅酒精噴燈

[數據處理]

經計算，參加反應的碳元素質量為0.48g，參加反應的氧元素質量為：3.20g+2.00g+48.48g﹣52.24g﹣0.48g＝0.96g，生成的氣體中碳元素與氧元素的質量比為：0.48g：0.96g＝1：2，故填：1：2

[得出結論]

二氧化碳中碳元素和氧元素質量比為：12：32＝3：8，一氧化碳中碳元素和氧元素質量比為：12：16＝3：4，因此生成的氣體是二氧化碳和一氧化碳的混合物，即假設3成立。故填：3

[實驗反思]

圖2裝置中你認為最為合理的是丙，這是因為丙裝置既能夠吸收二氧化碳氣體，也能夠收集一氧化碳氣體。故填：丙